Estudio de un sistema de detección fotoacústica a través de un resonador doble y un micrófono diferencial

• Autores: Santiago, Guillermo Daniel; Peuriot, Alejandro Luis; Slezak, Verónica Beatriz; González, Martín Germán
• Año de publicación: 2006
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: artículo
• Fuente: An. (Asoc. Fís. Argent., En línea) 2006;01(18):62-64
• Materia: DETECCION FOTOACUSTICA; NO2; MICROFONO DIFERENCIAL; PHOTOACOUSTIC DETECTION; NO2; DIFFERENTIAL MICROPHONE
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

Varios autores han recurrido al uso de múltiples micrófonos para mejorar el límite de detección de señales fotoacústicas. Esta solución muestra una lenta mejora de la relación señal a ruido, la que progresa como la raíz cuadrada del número de micrófonos. En este trabajo se presenta una solución alternativa basada en un micrófono diferencial, acoplado a dos cavidades acústicas, que recibe señales en contrafase de forma tal de duplicar la salida. El sistema consta de dos resonadores con filtros de cuarto de onda en los extremos y dispuestos en serie. La celda así conformada es excitada axialmente por medio de un láser. Del punto medio de cada resonador se deriva una muestra de la señal la que es dirigida a cada una de las puertas de entrada de un micrófono diferencial. A la frecuencia de resonancia una de las muestras resulta retardada en media longitud de onda por medio de un camino extra. Así se consigue obtener una señal neta de aproximadamente el doble de valor del que habría resultado con un micrófono simple de la misma sensibilidad. El sistema se ensaya en la detección de trazas de NO2 diluido en aire cromatográfico excitando por medio de un láser compacto de estado sólido que emite en 532 nm con una potencia de 200 mW y es bombeado con un diodo cuya corriente se modula a la frecuencia del modo acústico. El límite de detección del sistema es de 150 ppbV (1ppb=10-9), tomando como tal la señal neta que resulte igual a la desviación estándar de la señal de fondo
Some authors have used several microphones in order to improve the detection limit of photoacoustic signals. This solution shows a rather slow improvement of the S/N ratio, which grows as the square root of the microphones number. In this work we show an alternative based on a differential microphone, coupled to two acoustic cavities, which receives out of phase signals so that the output is doubled. The system consists of two resonators in series with quarter wavelength filters at both ends of them. The laser beam is sent along the cell’s axis. From the mid-point of each resonator a sample of the acoustic wave is diverted into each port of the microphone. A half-wavelength delay is introduced in one of the samples by means of an extra length. This way, a net signal, nearly twice the one attainable from a simple microphone, is obtained. The system is tested for detection of NO2 in chromatographic air using a DPSS laser of 200 mW at 532 nm, pumped by a diode whose current is modulated at the acoustic mode frequency. The detection limit of the system is found to be 150 ppbV (1ppbV=10-9), corresponding to a net signal equal to one standard deviation of background
Fil: Santiago, Guillermo Daniel. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Departamento de Física. Laboratorio Láser (UBA-FI). Buenos Aires. Argentina
Fil: Peuriot, Alejandro Luis. Ministerio de Defensa - CONICET. Unidad de Investigación y Desarrollo Estratégico para la Defensa. Departamento de Investigaciones en Láseres y Aplicaciones (UNIDEF- DEILAP). Buenos Aires. Argentina
Fil: Slezak, Verónica Beatriz. Ministerio de Defensa - CONICET. Unidad de Investigación y Desarrollo Estratégico para la Defensa. Departamento de Investigaciones en Láseres y Aplicaciones (UNIDEF- DEILAP). Buenos Aires. Argentina
Fil: González, Martín Germán. Ministerio de Defensa - CONICET. Unidad de Investigación y Desarrollo Estratégico para la Defensa. Departamento de Investigaciones en Láseres y Aplicaciones (UNIDEF- DEILAP). Buenos Aires. Argentina